Physik verstehen 4, Schulbuch

14 1  Arbeitsheft-Seite 8–9 14.1 Verkürzt und geknickt Lichtbrechung und Totalreflexion 1. Was ist die Lichtbrechung? Komisch sieht das schon aus, wenn du im Schwimmbecken stehst und deine eigenen Füße betrachtest! Bei glatter Wasseroberfläche wirken die Beine viel kürzer als normal. Bei kleinen Wellen kannst du sie kaum erkennen. Verkürzt und geknickt! (Abb. 14.1) Stelle eine Puppe mit den Beinen in ein Wassergefäß. Betrachte nun die Puppe von allen möglichen Seiten. Die gehobene Münze (Abb. 14.2) Lege eine Münze in eine leere Kaffeetasse und schau so über den Tassen- rand, dass du die Münze gerade noch sehen kannst. Bleib in dieser Position und fülle langsam Wasser ein. Die Münze wird auf einmal besser sichtbar! Die Lichtstrahlen der Münze bei V2 machen einen Knick, wenn sie vom Wasser an die Luft treten und können deine Augen erreichen (Abb. 14.3). M Unter Lichtbrechung versteht man die Richtungsänderung des Lichts an der Grenze zweier verschiedener, durchsichtiger Stoffe. 2. Was geschieht bei der Lichtbrechung? Der Lichtknick (Abb. 14.4) Lass ein Lichtbündel einer Experimentierleuchte unter verschiedenen Winkeln in eine mit Wasser gefüllte Wanne fallen. Wie verändert sich die Richtung des Lichtbündels unter Wasser? Licht hat nur im Vakuum eine Geschwindigkeit von ca. 300000km/s. In anderen optischen Medien (zB Luft, Wasser, Glas, …) ist es langsamer. Beim Übergang des Lichts von einem optischen Medium in ein anderes ändert sich die Lichtgeschwindigkeit. Das Licht erfährt dadurch eine Rich- tungsänderung. Ein Teil des Lichts wird an der Grenzfläche reflektiert. M Lichtstrahlen werden zum Lot gebrochen, wenn sie in einen optisch dichteren Stoff treten, zB Luft  Glas. Sie werden vom Lot gebrochen, wenn sie in einen optisch dünneren Stoff treten, zB Glas  Luft. V1 V2 V3 14.3 Unter Wasser liegende Gegenstände erscheinen hochgehoben. Unsere Wahr- nehmung kann den „Lichtknick“ nicht erkennen! scheinbares Bild 14.4 Der Lichtknick 14.5 Brechung zum Lot und Brechung vom Lot 14.2 Die gehobene Münze Medium c in km/s n Vakuum 299792,458 1 Luft 299705 1,0003 Wasser 225000 1,33 Ethanol 220209 1,36 Quarzglas 205337 1,46 Plexiglas 201203 1,49 Glas ca. 198500 1,5–2 Diamant 123881 2,42 Lichtgeschwindigkeiten c und Brechungsin- dices n verschiedener optischer Medien: n gibt an, um wie viel Mal c im Vakuum größer ist als c im optischen Medium. Einfallswinkel Luft Lot Plexiglas  '   '  Brechungswinkel Arbeitsblätter 24r9ct Film 5na7ry Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv